Комментарии 47
Опасность таких схем в отсутствии какого-либо регулирования тока через MOSFET.
Если у питаемой схемы большие ёмкости на входе, то транзистор может неожиданно пробиться, после того как выйдет из зоны безопасной работы. Причём он при этом закоротит. Схема этого не заметит и будет накачивать литиевый аккумулятор повышенным напряжением. Литиевый аккумулятор после этого в лучшем случае вздуется.
Вы не совсем правы. Плата TP4056 обычно содержит не только саму микросхему TP4056, но и чип защиты. Если на TP4056 со стороны выхода придёт напряжение больше, чем максимальное для аккумулятора (4.2В), то там закроется транзистор в сборке, управляемый DW01A (если плата TP4056 с защитой, а без защиты - да, лучше её не использовать).
сопротивление индуцированного канала намного меньше падения напряжения на данном диоде
Это конечно прекрасно. Я люблю тоже когда ток меньше индуктивности.
В даташитах MOSFET'ов всегда указывают характеристики этого диода. По ним легко определить - является ли диод паразитным или защитным. Если падение напряжения на нём велико (около одного вольта) - диод паразитный, мало (менее полувольта) - защитный.
В даташитах падение обычно указывается не при нулевом токе, а на максимальном токе падение даже у диодов Шоттки может быть 0.7В, а то и больше. Но даже у стандартных силовых полевиков это напряжение может быть 1.4В, зато допустимый ток такой же, как у открытого полевика
Но чаще всего параллельно силовым транзисторам ставят диоды, особенно в мощных устройствах, типа сварочников, блоков питания
Не встречал, чтобы на полный ток давали характеристики, они там обычно ниже в диаграммах. А так, указывают, при каком токе. Типа вот этот - явный "паразит":
И установка диода параллельно - очень правильное и годное решение, если тот что встроен не удовлетворяет требуемым характеристикам.
Но с другой стороны установка внешнего диода увеличивает ёмкость в стоке.
В мостовых схемах это чревато повышением мощности коммутационных осцилляций и соответственно электромагнитных шумов.
Ещё надо бы помнить про время обратного запирания диодов. На внешние мощные Шоттки его даже не указывают, а для транзисторных встроенных диодов это обязательный параметр. А ведь от времени обратного запирания напрямую зависит как долго будут течь сквозные токи в тех же buck преобразователях.
Ёмкость обычно сильно лимитирована для затвора, чтобы не снижать скорость переключения, а на сток можно и забить. Хотя, могут быть какие-то пограничные случаи )
Насколько мне известно, диоды Шоттки не имеют времени восстановления, это происходит мгновенно
Про ёмкость вы правильно упомянули, хотя те, кто проектируют такие устройства, сами знают, скорее всего :)
Да нет, указывают, один ключ на 7А, с паразитным диодом, второй с Шоттки на 1.7А
Я немного неверно выразил мысль в первом комменте — хоть эти диоды и паразитные, использовать их вполне себе можно, если удовлетворяют требованиям, как вы и сказали. Чаще всего в каких-нибудь частотниках 3 фазных двигателей, в Н мостах, а вот в импульсных БП такое редко встретишь. Ещё не понял, к чему здесь повышающие dc-dc и встроенные диоды. Для примера — при нормальной схемотехнике 100В ключ будет работать при 12В входного и 90 выходного. При отключенном ключе напряжение хоть и прикладывается к самому ключу, но должно и к выходному конденсатору, если на выходе диод Шоттки — он открывается, вроде как, мгновенно, поэтому моментально прикладывается и на выход. На больших мощностях могут небольшой конденсатор между стоком и истоком воткнуть
Полевики при превышении напряжения (даже и с ограничением тока) необратимо пробьёт, как и диоды Шоттки, в отличие от кремниевых диодов, поэтому не пойму, как тут поможет какой-нибудь диод. Если я что-то неверно понял — объясните, пожалуйста
>обратный выброс напряжения, при резком отключении проходящего тока, всегда намного выше номинального напряжения питания данной индуктивности (на чём построены все повышающие DC‑DC преобразователи)
Эта фраза^? Она никак не относится к диоду. Просто упоминаю применение обратного выброса напряжения.
А даташиты действительно бывают разные. Я больше встречал те, в которых напряжения сравнительно небольшие. Такие мосфеты применяют в БП на материнской плате, на 3.3в и ниже.
Так-то я встречал мосфеты и с диодом Зенера, и с супрессором вместо него, но это совсем отдельная тема...
Понял. Обычно встречаю "выброс" там, где есть кратковременное превышение напряжения над номинальным (как в обратноходе, к примеру, из-за индукции рассеяния), в dc/dc boost встретил первый раз
Я таких транзисторов не встречал, хотя ремонтирую электронику. Какие-то очень специфические устройства?
Ну, супрессор часто ставят в цепи GS, чтобы не пробило изолятор между ними. Наверняка встречались. А в силовой технике, типа управления двигателями есть спец транзюки с супрессором именно на обратный выброс при отключении обмоток. Так сразу не скажу модель, но можно поискать. Оно на схеме обозначается, как два встречных диода с "хвостиками":
часто ещё оба диода закрашивают чёрным.
Зенера же ставят, чтобы проводимость появилась только при высоком напряжении. Типа, пока нет выброса - работаем "как есть"; Пошёл выброс - его "съедает" зенер.
А, в GS да, бывают стабилитроны, супрессоры, полагаю, для защиты от статики (как у вас на картинке ниже), поскольку в самом даташите ни слова о них
В большинстве случаев, однако, разработчики всё равно ставят 1-2 стабилитрона в затвор (я и сам ставил, на всякий случай)
Да и супрессор это примерно то же самое, что стабилитрон, только предназначенный для поглощения большого количества энергии в очень короткое время (бывает, ставят параллельно обмотке), где стабилитрон успеет 100 раз необратимо пробиться :) (вы это знаете, это для тех, кто, возможно, будет это читать)
Полевики при превышении напряжения (даже и с ограничением тока) необратимо пробьёт...
Есть транзисторы, допускающие многократный лавинный пробой при перенапряжении на стоке. При условии нормирования максимальной энергии пробоя.
У диодов шоттки есть вполне конкретное время реакции, оно не мгновенное.
Миф про мгновенность видимо идет с тех времен, когда были слишком медленные осциллографы.
И вот за время закрывания нижнего диода (десятки наносекунд) возникают мощнейшие резонансы. И лишний диод даже если он шоттки только подкинет в резонанс амплитуды, а сам даже не подумает включиться и что-то сделать.
Буквально сегодня вот в этом проекте вот на этой схеме вместо Q5, Q6, Q8 припаял BSC010N04LSI. В транзисторах BSC010N04LSI специально встроенный диод шоттки, о чем прямо говорится в даташите. И это нисколько не повлияло на длительность переходных осцилляций в точке соединения истока верхнего транзистора со стоком нижнего (цепь SW1+).
Т.е. шоттки с падением 0.57 нисколько по быстродействию не лучше встроенных обычных диодов с падением 0.8 В. А значит в силовых транзисторах на самом деле находится далеко не паразитный диод, а нечто более сложное и очень быстродействующее, не хуже чем шоттки, но и не лучше.
Что интересно, диод в BSC010N04LSI называют Schottky-like, а не Schottky. Старые классификации похоже уже не актуальны.
Словом ставить параллельно нижнему транзистору внешний шоттки не уменьшит стрессы от переходных осцилляций, но увеличит шумы. Увеличение КПД при этом будет довольно сомнительным с учетом синхронного принципа управления.
Всё так. Но! Это если важны данные шумы и осцилляции. А если нет? Причём, очень часто оно именно "нет" ) т.к. "там дальше" стоит LC фильтр, который всё это добро "скушает". У шотки только один плюс - низкое падение напряжения.
В вашем случае, если нужно как-то уйти от осцилляций, то лучше юзать быстрый (импульсный) или просто высокочастотный диод. Ну и шунты можно добавить. Сейчас выпускают на 0.5 Ом и 0.2 Ом. Вот последние в "дребезжащие" цепи воткнуть в разрыв, амплитуда осцилляций сразу в разы уменьшится.
В том то и беда что LC фильтр не кушает. Чтобы кушал индуктивности надо ставить и в шине питания и в шине земли.
Но в шине земли разумеется никто индуктивности не ставит.
И таким образом проводник земли становиться отличной антенной и переносчиком кондуктивных помех на частоте 50...200 Мгц.
Показания АЦП начинают прыгать, аудиоканалы шуметь и проч. если речь о простых неэкранированных платах.
Это вы свой случай описываете, а в моём каменте был описан "А если нет?", внимательно прочитайте. Для вашего случая рекомендации другие.
Я полагаю что у вас тот же случай. Зарядники работают в импульсном режиме.
Если вы про схему из статьи, то нет. Там нет шумов. Переходных процессов там два - включение БП и выключение БП. Осцилляций там нет - плавное нарастание напряжения и ещё более плавное его снижение. Шумов от TP4056 не бывает - она работает в линейном режиме, а вот потребитель - MT3608 может шуметь, но спровоцировать осцилляции в ключе оно не сможет. Там проблема именно схемотехническая, которая решается двумя способами.
1. установка параллельно ключу диода с малым падением напряжения.
2. замена одного резистора делителем из двух и присоединением затвора к средней точке этого делителя. Тогда транзюк откроется раньше и проблемы вообще не будет.
Схема приводилась в пример просто как вариант использования "неправильного" включения транзистора, когда диод проводит в штатном режиме, а не в режиме подавления обратного выброса с какой-то индуктивной нагрузки.
Я читал, что Шоттки не имеют времени восстановления, поскольку не имеют классического p-n перехода, это не так? И из-за их быстрого закрывания тоже можно словить всяких приколов. Плюс они имеют огромную ёмкость
А в современных силовиках, наверное, стоят какие-то улучшенные диоды? (в некоторых даташитах это специально выделяется) Но тут опять же, смотря для чего использовать. К примеру, в косых мостах без внешнего диода не обходятся (или я таких не видел), а в полных ровно наоборот, не помню, чтобы они были
поскольку не имеют классического p-n переходаНо имеют не классический. Совсем без перехода диод сделать нельзя.
В той же вики пишут, что время перехода в непроводящее состояние ограничивается только емкостью диода, следовательно, можно сделать вывод, что время восстановления самого диода (не емкости) равно нулю?
А как вы отделите ёмкость перехода от остального диода? )
Из того, что приходит в голову — собираем что-нибудь типа прямохода (хотя обратноход, наверное, даже лучше подойдёт), на выходе ставим шунт и осциллограф, один вход к-а, другой на шунте. На прямом ходе диод откроется, сразу после закрытия ключа напряжение приложится к диоду в обратном направлении. Далее измеряем напряжение и ток на диоде, получившееся сравниваем с зарядом конденсатора (либо p-n перехода без стадии прямого смещения) аналогичной ёмкости. Если диод будет какое-то время проводить ток и в обратном направлении — получившееся значение будет больше значения просто ёмкости p-n перехода. Разумеется, там есть и зависимость ёмкости от напряжения, но мне кажется, это не будет большой проблемой
У Шотки диодов нет "время рекомбинации", но это отнюдь не значит что у них нет времени закрывания. Так как у них есть емкость перехода и немалая, прежде чем закрыть диод, эту емкость надо разрядить. Поэтому, когда меняем полярность напряжения впервые протекает большой обратный ток, который перезаряжает емкость и только потом ток уменьшается а диод можно считать закрытым.
Вы правы, поэтому я специально упомянул об их огромной емкости и тому, что это вызывает дополнительные проблемы (из-за чего параллельно им частенько rc цепочки ставят), но сам диод всё-таки закрывается мгновенно или нет? Если предположить, что емкость диода находится как бы отдельно от него самого (параллельно)
Сам абстрактный идеальный диод «закрывается» конечно не мгновенно, а со скоростью света в кремнии (как всегда) но это происходит с запозданием относительно напряжения на выводов реального диода. Кроме этого нельзя забывать, что процесс «закрывания» это по сути нелинейный но непрерывный процесс, который происходит приблизительно по закону Эберса-Молла. То есть состояния «открыт»/«закрыт» у диодов (и транзисторов) сугубо условные.
Почитал, спасибо, но ведь там ничего не говорится о переходе Шоттки. Если упустил, покажите, пожалуйста
Дело в том, что я в той же Вики читал про диоды Шоттки, где написано, что они фактически не имеют времени восстановления, а обратная проводимость обуславливается ёмкостью. Разумеется, быстрее скорости света они закрыться тоже не могут
P.S. мне действительно интересно, как оно на самом деле, поэтому хотелось бы выяснить, как оно на самом деле
По сути все переходы моделируются более-менее по Эберт-Моллу. Параметры, конечно могут варьировать и сильно. Сама модель, просто дает зависимость тока от напряжения. И это статическая модель. Или если предпочитаете – модель с бесконечной скорости процессов. Когда моделируют динамически, конечно добавляют время рекомбинации (для PN переходов) или не добавляют (для шотки) еще добавляют паразитные емкости и индуктивности. После добавлений, модель усложняется настолько, что решают только через SPICE. ;)
А в реальности действительно нужны такие усложненные модели? А то потом придётся ещё брать поправки на ёмкость/индуктивность платы/дорог, потом вылезет проблема антенн. Или это только в СВЧ/каких-нибудь очень точных приборах?
Модель Эберс-Молла это по сути не усложненные модели а как раз упрощенные. Ну, нелинейные устройства, они такие нелинейные.
Конечно упрощать можно и дальше, вплоть до того что все диоды будем считать идеальными. Иногда так тоже можно.
Но всегда надо четко знать как все на самом деле работает, чтобы можно было оценить адекватность упрощения – подходит ли оно для конкретного случая или надо считать точнее.
В частности, для СВЧ иногда можно вообще пренебречь нелинейность транзисторов и использовать линейные модели, но например никак нельзя пренебрегать распределенные параметры выводов.
Наоборот для прецизионных усилителей постоянного тока никак нельзя игнорировать нелинейные свойства полупроводников а частотные можно. Как-то так.
Но всегда надо четко знать как все на самом деле работает, чтобы можно было оценить адекватность упрощения – подходит ли оно для конкретного случая или надо считать точнее.
Это вы верно подметили, собирал тут на коленке импульсный БП с ОС по току на ОУ. Всё пошло не по плану, поскольку у ОУ есть задержка, из-за которой БП начинал дико свистеть. Я полагал, что скорости нарастания этого ОУ хватит, но не тут-то было:)
В общем, в каждой области что-то своё, а если они пересекаются — здесь начинается самое интересное
То есть, данный диод будет проводить ток этого самого обратного выброса.
В простейшем случае, катушка в цепи стока, — паразитный диод совсем не будет смещаться в проводящем направлении.
Ну не просто катушка, а согласованная с нагрузкой по индуктивности. Этого не так-то просто и добиться в общем случае, не говоря уже о совершенно лишних потерях на данной индуктивности, что может сожрать до половины КПД устройства. Плюс, чем меньше намоточных устройств в схеме, тем лучше - это уже почти аксиома )
Спасибо, комментарии для разных случаев применения - не менее интересные!
Хорошая статья. Теперь жду от вас рассказ про ган транзисторы. Там ещё интереснее ;)
Чего только не прочитаешь про body diode.
В статье не хватает пруфов (списка литературы). Без него она очень похожа на трансляцию слухов и мифов. Про встроенные параллельные диоды Шотки, в частности. Это будет очень странный прибор который плохо масштабируется (в каком-нибудь маломощном p-канальном если только).
Не встречал, чтобы на полный ток давали характеристики, они там обычно
ниже в диаграммах. А так, указывают, при каком токе. Типа вот этот -
явный "паразит":
Всё написанное имеет отношение только к p-канальным мосфетам. Для n-канального ток диода равный току канала - обычная ситуация (другие мне ни разу не попадались среди сотен самых разных, но допускаю их существование).
У p-канальных мосфетов вообще характеристики хуже по этому в силовой технике повсеместно в обох плечах стоят n-канальные.
Тыкаем в любой случайный даташит... IRF2804 - и там и там 75/270/1080А. RRT его, кстати, позволяет не думать о внешнем дублирующем диоде.
В мостовых схемах кроме снаббера можно еще применять технику шунтирования противоположным плечом. Так же шунтирование технологического диода (мне так больше нравится его называть) применяется в т.н. "идеальных диодах" т.к. мосфет работает в обе стороны и если вы откроете мосфет при протекании тока через диод, то основной канал будет шунтировать диод и, в зависимости от тока, можно получить значительно меньшее прямое падение напряжения при том же токе, а значит и тепловыделение.
Здесь p‑канальный MOSFET включен так, чтобы 5 вольт питания не попадали на выход TP4056
А что удерживает мосфет от попадания в линейный режим? Случайное совпадение времени заряда/разряда конденсаторов с запасом прочности транзистора (благо инфенеон)?
Напишите свою статью со списком литературы, с правильной терминологией, где будет чётко написано, что не Shotky, а Shotky-like, сделайте разбор по различию для n- и p-канальных. Приведите в пример схемы, дайте там все временные диаграммы переходных процессов... ой, выходит книжка на 300 страниц.
А, ещё! Напишите это всё интересно и просто.
MOSFET паразитный диод, или таки защитный?